JP2009275063A - Frictional material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frictional material which maintains a necessary friction coefficient, prevents the grinding of a counter material on a frictional braking, and can prevent the generation of vibrations due to the deformation of the counter material, the staining of a wheel with the worn powder of the counter material, and the like. <P>SOLUTION: Provided is the frictional material characterized by substantially not containing a hard substance having a Mohs' scale of >6 and containing a laminar clay mineral into the interlaminar layers of which titania particles are inserted, in an amount of 0.5 to 20 mass%. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は摩擦材に関し、さらに詳しくは、必要な摩擦係数を維持すると共に、摩擦制動時における相手材の研削を抑制し、相手材の変形による振動発生や相手材の摩耗粉によるホイールの汚れなどを防止することのできる摩擦材に関するものである。   The present invention relates to a friction material. More specifically, the present invention maintains a necessary coefficient of friction and suppresses grinding of the mating material during friction braking, generates vibration due to deformation of the mating material, dirt on the wheel due to wear powder of the mating material, and the like. It is related with the friction material which can prevent.

自動車等のブレーキパッドに用いられるノンアスベスト系ブレーキ用摩擦材は、例えば、スチール、銅等の金属繊維、セラミック、カーボン等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維等からなる基材に、黒鉛、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン等の潤滑材、膨潤性粘土鉱物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等の充填材、およびカシューダスト、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物系セラミックス粉末、金属粉末等の摩擦調整材を配合し、かつこれらの成分に、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などのバインダー樹脂(結合材)を配合して十分攪拌混合後、加熱しつつ圧縮成形を行うことにより作製されている。   Non-asbestos brake friction materials used for brake pads of automobiles, etc., for example, a base material made of metal fibers such as steel and copper, ceramics, inorganic fibers such as carbon, organic fibers such as aramid fibers, graphite, Lubricants such as antimony trisulfide and molybdenum disulfide, fillers such as swellable clay minerals, barium sulfate, calcium carbonate and calcium hydroxide, and oxide ceramic powders such as cashew dust, silica, alumina and zirconia, metal powders It is produced by blending a friction modifier such as a binder resin (binding material) such as a phenol resin or an epoxy resin with these components, sufficiently stirring and mixing, and then performing compression molding while heating. .

しかしながら、前記酸化物系セラミックス粉末などの硬質物質を含む摩擦材の場合、摩擦制動時において相手材を研削し、その結果、研削された相手材の変形による振動発生や相手材の摩耗粉によるホイールの汚れなどの問題が生じるおそれがある。   However, in the case of a friction material containing a hard substance such as the oxide-based ceramic powder, the counterpart material is ground during friction braking, and as a result, vibration occurs due to deformation of the ground counterpart material and the wheel due to wear powder of the counterpart material. May cause problems such as dirt.

そこで、このような問題を解決するために、例えば特許文献1では、摩擦材にエラストマーを含有させ、低速、低負荷時での改善を図っているが、近年自動車の高速化、高機能化により、ブレーキへの負荷が高くなっているため、さらなる改善が望まれている。
特開2005−336340号公報
Therefore, in order to solve such a problem, for example, in Patent Document 1, an elastomer is included in the friction material to improve at low speed and low load. Since the load on the brake is high, further improvement is desired.
JP 2005-336340 A

本発明は、このような事情のもとで、必要な摩擦係数を維持すると共に、摩擦制動時における相手材の研削を抑制し、相手材の変形による振動発生や相手材の摩耗粉によるホイールの汚れなどを防止することのできる摩擦材を提供することを目的とするものである。   Under such circumstances, the present invention maintains a necessary coefficient of friction and suppresses grinding of the mating member during friction braking, generates vibration due to deformation of the mating material, and wears the wheel due to wear powder of the mating material. An object of the present invention is to provide a friction material capable of preventing dirt and the like.

本発明者らは、前記の好ましい性質を有する摩擦材を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、モース硬度6超の硬質物質を実質上含まず、かつ特定構造の層状粘土鉱物を所定の割合で含む摩擦材により、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to develop a friction material having the above-mentioned preferable properties, the present inventors have found that a hard material having a Mohs hardness of more than 6 is substantially not contained and a layered clay mineral having a specific structure is contained at a predetermined ratio. The inventors have found that the purpose can be achieved by the friction material to be included, and have completed the present invention based on this finding.

すなわち、本発明は、
(1) モース硬度6超の硬質物質を実質上含まず、かつ層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物を0.5〜20質量%の割合で含むことを特徴とする摩擦材、
(2) 層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物におけるチタニア粒子の平均粒径が、3〜200nmである上記(1)項に記載の摩擦材、
(3) 層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物におけるチタニア粒子の含有量が、10〜80質量%である上記(1)または(2)項に記載の摩擦材、および
(4) 層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物が、ゾルゲル法により形成されたチタニア前駆体を層間にインターカレートした層状粘土鉱物を、500℃以上の温度で焼成してなるものである上記(1)〜(3)項のいずれか1項に記載の摩擦材、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) A friction material characterized in that it contains substantially no hard substance with a Mohs hardness of more than 6 and contains 0.5 to 20% by mass of a layered clay mineral formed by inserting titania particles between the layers,
(2) The friction material according to (1) above, wherein the average particle diameter of titania particles in the layered clay mineral formed by inserting titania particles between layers is 3 to 200 nm,
(3) The friction material according to (1) or (2) above, wherein the content of titania particles in the layered clay mineral obtained by inserting titania particles between the layers is 10 to 80% by mass, and (4) the interlayer The layered clay mineral formed by inserting titania particles into the layered clay mineral obtained by calcining a layered clay mineral intercalated with a titania precursor formed by a sol-gel method at a temperature of 500 ° C. or higher (1 ) To (3), friction material according to any one of items
Is to provide.

本発明によれば、必要な摩擦係数を維持すると共に、摩擦制動時における相手材の研削を抑制し、相手材の変形による振動発生や相手材の摩耗粉によるホイールの汚れなどを防止することのできる摩擦材を提供することができる。   According to the present invention, while maintaining a necessary friction coefficient, it is possible to suppress grinding of the counterpart material during friction braking, and to prevent generation of vibration due to deformation of the counterpart material and contamination of the wheel due to wear powder of the counterpart material. The friction material which can be provided can be provided.

本発明の摩擦材は、モース硬度6超の硬質物質を実質上含まず、かつ層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物を0.5〜20質量%の割合で含むことを特徴とする。   The friction material of the present invention is substantially free of a hard substance having a Mohs hardness of more than 6, and contains a layered clay mineral formed by inserting titania particles between layers in a proportion of 0.5 to 20% by mass. .

本発明の摩擦材において、「モース硬度6超の硬質物質を実質上含まず」とは、不可避的に混入されるモース硬度6超の硬質物質は許容できることを意味し、具体的には、モース硬度6超の硬質物質含有量としては、0〜0.5質量%程度である。   In the friction material of the present invention, “substantially does not contain a hard substance having a Mohs hardness of more than 6” means that a hard substance having a Mohs hardness of more than 6 that is inevitably mixed can be tolerated. The content of hard substance having a hardness exceeding 6 is about 0 to 0.5% by mass.

前記モース硬度6超の硬質物質としては、例えばシリカ(7)、アルミナ(9)、ジルコニア(7)、三酸化二クロム(8)などを挙げることができる。なお上記( )内数値は、モース硬度を示す。実質上含まない硬質物質のモース硬度は7以上であることが好ましい。   Examples of the hard substance having a Mohs hardness of more than 6 include silica (7), alumina (9), zirconia (7), dichromium trioxide (8), and the like. The numerical values in parentheses indicate the Mohs hardness. It is preferable that the Mohs hardness of the hard substance substantially not contained is 7 or more.

前記のようなモース硬度6超の硬質物質を実質上含まない摩擦材であれば、摩擦制動時における相手材の研削を抑制し、相手材の変形による振動発生や相手材の摩耗粉によるホイールの汚れなどを防止することができる。   If the friction material is substantially free of a hard material having a Mohs hardness of more than 6 as described above, grinding of the mating material during friction braking is suppressed, and vibration due to deformation of the mating material or wheel wear due to the wear powder of the mating material is suppressed. Dirt can be prevented.

なお、前記モース硬度は、下記に選定した10種の標準鉱物を用いて、硬度が低い方から順次ひっかき、傷ついた鉱物の手前の硬度をその物質のモース硬度とする方法である。標準鉱物は硬度の低い順に 1.滑石 2.石膏 3.方解石 4.蛍石 5.リン灰石 6.正長石 7.水晶 8.黄玉 9.鋼玉 10.ダイヤモンドである。   The Mohs hardness is a method using the ten kinds of standard minerals selected below and scratching them in order from the lower hardness, and setting the hardness before the damaged mineral as the Mohs hardness of the substance. Standard minerals are in ascending order of hardness. Talc Gypsum 3. Calcite 4. Fluorite 5. Apatite 6. Elite feldspar Crystal 8 Yellow ball 9. Steel balls 10. It is a diamond.

本発明の摩擦材においては、モース硬度6超の硬質物質を実質上含まないことによる摩擦係数の低下を抑制して、必要な摩擦係数を維持するために、層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物(以下,チタニア粒子挿入粘土鉱物と略称することがある)を含有させる。   In the friction material of the present invention, titania particles are inserted between layers in order to suppress a decrease in the friction coefficient due to the fact that it does not substantially contain a hard substance having a Mohs hardness of more than 6, and to maintain the necessary friction coefficient. A layered clay mineral (hereinafter sometimes abbreviated as titania particle-inserted clay mineral) is contained.

[チタニア粒子挿入粘土鉱物]
本発明の摩擦材に含まれるチタニア粒子挿入粘土鉱物の製造方法に特に制限はないが、例えばゾルゲル法により形成されたチタニア前駆体を層間にインターカレートした層状粘土鉱物を、500℃以上の温度で焼成することにより得ることができる。
[Titania particle-inserted clay mineral]
Although there is no particular limitation on the method for producing the titania particle-inserted clay mineral contained in the friction material of the present invention, for example, a layered clay mineral obtained by intercalating a titania precursor formed by a sol-gel method between layers at a temperature of 500 ° C or higher. It can obtain by baking with.

1.層状粘土鉱物
本発明におけるチタニア粒子挿入粘土鉱物の原材料の一つとして用いられる層状粘土鉱物としては、層状構造を有するフィロケイ酸塩であり、陽イオン交換能を有する天然・粘土鉱物および合成粘土鉱物を挙げることができる。具体的にはカオリナイト、スメクタイト、バーミキュライト、雲母、脆雲母、緑泥石などである。上記スメクタイトとしては、モンモリロナイト、サポナイト、パイデライト、ノントロナイトなどが挙げられる。また、雲母をフッ素処理した合成フッ素雲母などを用いることもできる。この合成フッ素雲母は、品質のバラツキが小さいことから層状粘土鉱物として好適であり、合成フッ素雲母としては、ナトリウム四ケイ酸フッ素雲母(NaMg2.5Si10)を例示することができる。
本発明においては、これらの層状粘土鉱物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
1. Layered clay mineral The layered clay mineral used as one of the raw materials of the titania particle-inserted clay mineral in the present invention is a phyllosilicate having a layered structure, and includes natural and clay minerals and synthetic clay minerals having a cation exchange capacity. Can be mentioned. Specific examples include kaolinite, smectite, vermiculite, mica, brittle mica, and chlorite. Examples of the smectite include montmorillonite, saponite, piderite, and nontronite. In addition, synthetic fluorine mica obtained by fluorinating mica can be used. This synthetic fluorine mica is suitable as a layered clay mineral because of small variations in quality, and examples of the synthetic fluorine mica include sodium tetrasilicate fluorine mica (NaMg 2.5 Si 4 O 10 F 2 ). it can.
In this invention, these layered clay minerals may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

2.チタニア粒子挿入粘土鉱物の製造
当該チタニア粒子挿入粘土鉱物は、例えば(a)水性媒体中において、前記層状粘土鉱物の層間にゾルゲル法により形成されたチタニア前駆体をインターカレートする工程、及び(b)上記(a)工程後、固液分離して得られた固形物を水洗処理したのち、500℃以上の温度で焼成処理する工程、を施すことにより得ることができる。
2. Production of titania particle-inserted clay mineral The titania particle-inserted clay mineral includes, for example, (a) a step of intercalating a titania precursor formed by a sol-gel method between layers of the layered clay mineral in an aqueous medium, and (b) ) After the step (a), the solid obtained by solid-liquid separation is washed with water, and then subjected to a firing treatment at a temperature of 500 ° C. or higher.

2−1.(a)工程
この(a)工程は、水性媒体中において、前述した層状粘土鉱物の層間にゾルゲル法により形成されたチタニア前駆体をインターカレートする工程である。
当該(a)工程において、ゾルゲル法により形成されたチタニア前駆体を層状粘土鉱物の層間にインターカレートする方法としては、例えば下記の方法を採用することができる。
2-1. Step (a) This step (a) is a step of intercalating a titania precursor formed by the sol-gel method between the layers of the layered clay mineral described above in an aqueous medium.
In the step (a), as a method of intercalating the titania precursor formed by the sol-gel method between the layers of the layered clay mineral, for example, the following method can be employed.

まず、水性媒体と層状粘土鉱物とを混合して、該粘土鉱物に十分な層間水を取り込ませ、層間隙が最大限広がったゾルを形成させる。   First, an aqueous medium and a lamellar clay mineral are mixed, and sufficient interstitial water is taken into the clay mineral to form a sol in which the layer gap is maximized.

一方、適当な濃度の有機酸水溶液中に加水分解性チタン化合物を加え、20〜70℃程度の温度にて5〜240分間程度、該チタン化合物を加水分解・縮合反応させ、チタニア前駆体ゾルを形成させる。この際、用いられる有機酸は、チタニア前駆体ゾルを安定化させるためのもので、例えば酢酸、シュウ酸、ギ酸などのカルボン酸が挙げられる。   On the other hand, a hydrolyzable titanium compound is added to an organic acid aqueous solution having an appropriate concentration, and the titanium compound is hydrolyzed and condensed at a temperature of about 20 to 70 ° C. for about 5 to 240 minutes to obtain a titania precursor sol. Let it form. In this case, the organic acid used is for stabilizing the titania precursor sol, and examples thereof include carboxylic acids such as acetic acid, oxalic acid, and formic acid.

次いで、前記の層状粘土鉱物のゾルと、チタニア前駆体のゾルとを混合し、通常室温〜100℃程度の温度で10〜300分間程度保持することにより、粘土鉱物に取り込ませた層間水とチタニア前駆体ゾルが置換され、粘土鉱物の層間にチタニア前駆体が挟み込まれてインターカレートされる。   Next, the layered clay mineral sol and the titania precursor sol are mixed and kept at a temperature of about room temperature to about 100 ° C. for about 10 to 300 minutes, thereby allowing the interlayer water and the titania incorporated into the clay mineral. The precursor sol is replaced, and the titania precursor is sandwiched between layers of clay mineral and intercalated.

<加水分解性チタン化合物>
チタニア前駆体ゾルの形成に用いられる加水分解性チタン化合物としては、例えば一般式(1)
TiX4−n …(1)
(式中、Rは非加水分解性基、Xは加水分解性基または水酸基を示し、nは0〜3の整数である。Rが複数ある場合、複数のRは、たがいに同一でも異なっていてもよく、Xが複数ある場合、複数のXは、たがいに同一でも異なっていてもよい。)
で表される化合物を用いることができる。
<Hydrolyzable titanium compound>
Examples of the hydrolyzable titanium compound used for the formation of the titania precursor sol include, for example, the general formula (1)
R 3 n TiX 4-n (1)
(In the formula, R 3 represents a non-hydrolyzable group, X represents a hydrolyzable group or a hydroxyl group, and n is an integer of 0 to 3. When there are a plurality of R 3 s , the plurality of R 3 s are the same. However, they may be different, and when there are a plurality of X, the plurality of X may be the same or different.
The compound represented by these can be used.

前記一般式(1)において、Rで表される非加水分解性基としては、官能基を有していてもよい炭化水素基を挙げることができる。上記炭化水素基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基もしくはアルケニル基、シクロアルキル基、アリール基またはアラルキル基を挙げることができる。 In the general formula (1), examples of the non-hydrolyzable group represented by R 3 include a hydrocarbon group which may have a functional group. Examples of the hydrocarbon group include linear or branched alkyl or alkenyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, and aralkyl groups.

前記アルキル基およびアルケニル基は、炭素数1〜25、特に1〜3のものが好ましく、シクロアルキル基は炭素数3〜25、特に3〜6のものが好ましい。アリール基は、炭素数6〜25、特に6〜10のものが好ましく、アラルキル基は炭素数7〜25、特に7〜10のものが好ましい。   The alkyl group and alkenyl group preferably have 1 to 25 carbon atoms, particularly 1 to 3 carbon atoms, and the cycloalkyl group preferably has 3 to 25 carbon atoms, particularly 3 to 6 carbon atoms. The aryl group preferably has 6 to 25 carbon atoms, particularly 6 to 10 carbon atoms, and the aralkyl group preferably has 7 to 25 carbon atoms, particularly 7 to 10 carbon atoms.

前記炭化水素基に導入されていてもよい官能基としては、例えばエステル結合、エーテル結合、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、カルボニル基、アミド基、メルカプト基、スルホニル基、スルフェニル基、シアノ基、水酸基、ハロゲン原子などが挙げられる。   Examples of the functional group that may be introduced into the hydrocarbon group include an ester bond, an ether bond, an epoxy group, an amino group, a carboxy group, a carbonyl group, an amide group, a mercapto group, a sulfonyl group, a sulfenyl group, and a cyano group. , Hydroxyl group, halogen atom and the like.

前記一般式(1)において、Xのうちの加水分解性基としては、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、ケトオキシム基、アシルオキシ基、ハロゲン原子などを挙げることができる。nは0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1であることがより好ましい。   In the general formula (1), examples of the hydrolyzable group in X include an alkoxy group, an alkenyloxy group, a ketoxime group, an acyloxy group, and a halogen atom. n is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, and more preferably 0 or 1.

前記一般式(1)で表される加水分解性チタン化合物の好ましいものとしては、例えばテトラエトキシチタン、テトラ−n−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトライソブトキシチタン、テトラ−sec−ブトキシチタン、テトラ−tert−ブトキシチタン、テトラアセトキシチタン、メチルトリエトキシチタン、ビニルトリエトキシチタン、フェニルトリエトキシチタン、メチルトリ−n−プロポキシチタン、ビニルトリ−n−プロポキシチタン、メチルトリイソプロポキシチタン、ビニルトリイソプロポキシチタン、フェニルトリイソプロポキシチタンなどを挙げることができる。これらの加水分解性チタン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Preferred examples of the hydrolyzable titanium compound represented by the general formula (1) include tetraethoxy titanium, tetra-n-propoxy titanium, tetraisopropoxy titanium, tetra-n-butoxy titanium, tetraisobutoxy titanium, Tetra-sec-butoxy titanium, tetra-tert-butoxy titanium, tetraacetoxy titanium, methyl triethoxy titanium, vinyl triethoxy titanium, phenyl triethoxy titanium, methyl tri-n-propoxy titanium, vinyl tri-n-propoxy titanium, methyl triiso Examples include propoxy titanium, vinyl triisopropoxy titanium, and phenyl triisopropoxy titanium. These hydrolyzable titanium compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

2−2.(b)工程
この(b)工程は、前記(a)工程を施したのち、遠心分離やろ過などの従来公知の手段によって固液分離し、得られた固形物を充分に水洗処理したのち、500℃以上の温度で焼成処理する工程である。
2-2. (B) Step After the step (a), the step (b) is subjected to solid-liquid separation by a conventionally known means such as centrifugation or filtration, and the obtained solid is sufficiently washed with water. This is a step of baking at a temperature of 500 ° C. or higher.

当該(b)工程における焼成処理温度は、チタニア前駆体の未反応アルコキシ基および水酸基を除却する観点から、500℃以上が好ましく、500〜900℃がより好ましい。このように焼成処理することにより、チタニア粒子挿入粘土鉱物が得られる。このチタニア粒子挿入粘土鉱物を粉砕、分級処理することにより、所望の粒径に調整することができる。   The firing temperature in the step (b) is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 500 to 900 ° C., from the viewpoint of removing unreacted alkoxy groups and hydroxyl groups of the titania precursor. By performing the firing treatment in this manner, a clay mineral with titania particle insertion is obtained. The titania particle-inserted clay mineral can be adjusted to a desired particle size by pulverization and classification.

3.チタニア粒子挿入粘土鉱物の性状
本発明で用いるチタニア粒子挿入粘土鉱物においては、層間に挿入されてなるチタニア粒子の平均粒径は、粘土鉱物の層間を拡大させる観点から、3〜200nmの範囲が好ましく、3〜50nmの範囲がより好ましい。
なお、上記平均粒径は、以下に示す方法により、測定した値である。
3. Properties of Titania Particle Inserted Clay Mineral In the titania particle inserted clay mineral used in the present invention, the average particle size of the titania particles inserted between the layers is preferably in the range of 3 to 200 nm from the viewpoint of expanding the layers of the clay mineral. The range of 3 to 50 nm is more preferable.
In addition, the said average particle diameter is the value measured by the method shown below.

<チタニア粒子挿入粘土鉱物におけるチタニア粒子の平均粒径測定方法>
チタニア粒子径は、走査透過電子顕微鏡STEM(HITACHI社製 Science)を用いて加速電圧200kvで観察した画像から計測した。観察試料はFIBで厚みが80〜100nmになるように加工した。
<Measurement method of average particle size of titania particles in clay mineral containing titania particles>
The titania particle size was measured from an image observed at an acceleration voltage of 200 kv using a scanning transmission electron microscope STEM (Science manufactured by HITACHI). The observation sample was processed by FIB so as to have a thickness of 80 to 100 nm.

また、チタニア粒子挿入粘土鉱物におけるチタニア粒子の含有量は、粘土鉱物の層間に均一に挿入させる観点から、10〜80質量%が好ましく、30〜60質量%がさらに好ましい。
なお、上記チタニア粒子の含有量は、使用した層状粘土鉱物の量及び加水分解性チタン化合物の量より算出して得られた値である。
Further, the content of titania particles in the titania particle-inserted clay mineral is preferably 10 to 80% by mass, and more preferably 30 to 60% by mass from the viewpoint of uniformly inserting between the clay mineral layers.
In addition, content of the said titania particle | grain is a value obtained by calculating from the quantity of the used layered clay mineral, and the quantity of a hydrolysable titanium compound.

[摩擦材形成用材料]
本発明の摩擦材は、バインダー樹脂、前述のチタニア粒子挿入粘土鉱物、繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびその他フィラーなどを含む摩擦材形成用材料を用い、常法に従って成形することにより、得ることができる。
[Friction material forming material]
The friction material of the present invention is formed by using a friction material forming material including a binder resin, the above-mentioned titania particle-inserted clay mineral, a fibrous reinforcing material, a lubricant, a friction modifier, and other fillers, and molding according to a conventional method. ,Obtainable.

本発明で用いる摩擦材形成用材料においては、前記の潤滑材、摩擦調整材、その他フィラーなどは、モース硬度6超の硬質物質を実質上含有しないことを要す。   In the material for forming a friction material used in the present invention, it is necessary that the lubricant, the friction modifier, other fillers and the like substantially contain no hard substance having a Mohs hardness of more than 6.

1.バインダー樹脂
当該摩擦材形成用材料におけるバインダー樹脂としては、特に制限はなく、従来、ブレーキ用摩擦材において、バインダー樹脂として知られている公知の熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾオキサジン樹脂などの中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。
1. Binder Resin The binder resin in the friction material forming material is not particularly limited, and conventionally known thermosetting resins known as binder resins in brake friction materials, such as phenol resins, epoxy resins, polybenzos. Any oxazine resin can be appropriately selected and used.

2.繊維状補強材
当該摩擦材形成用材料における繊維状補強材としては、有機繊維および無機繊維のいずれも用いることができる。有機繊維としては、高強度の芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維;デュポン社製、商品名「ケブラー」など)、耐炎化アクリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアクリレート繊維、ポリエステル繊維などを挙げることができる。一方、無機繊維としては、チタン酸カリウム繊維、バサルト繊維、炭化珪素繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ワラストナイトなどの他、アルミナシリカ系繊維などのセラミック繊維、ステンレス繊維、銅繊維、黄銅繊維、ニッケル繊維、鉄繊維などの金属繊維等を挙げることができる。これらの繊維状物質は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
2. Fibrous Reinforcing Material As the fibrous reinforcing material in the friction material forming material, both organic fibers and inorganic fibers can be used. Examples of organic fibers include high-strength aromatic polyamide fibers (aramid fibers; manufactured by DuPont, trade name “Kevlar”, etc.), flame-resistant acrylic fibers, polyimide fibers, polyacrylate fibers, polyester fibers, and the like. On the other hand, as inorganic fibers, in addition to potassium titanate fibers, basalt fibers, silicon carbide fibers, glass fibers, carbon fibers, wollastonite, etc., ceramic fibers such as alumina silica fibers, stainless fibers, copper fibers, brass fibers, Examples thereof include metal fibers such as nickel fibers and iron fibers. These fibrous substances may be used alone or in combination of two or more.

3.潤滑材、摩擦調整材、その他フィラー
当該摩擦材形成用材料における潤滑材としては、特に制限はなく、従来摩擦材に潤滑材として使用されている公知のものの中から、任意のものを適宜選択することができる。この潤滑材の具体例としては、黒鉛、フッ化黒鉛、カーボンブラックや、硫化スズ、二硫化タングステン等の金属硫化物、さらにはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、窒化硼素などを挙げることができ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
3. Lubricant, friction modifier, and other fillers The lubricant in the friction material forming material is not particularly limited, and an arbitrary one is appropriately selected from known materials used as lubricants in conventional friction materials. be able to. Specific examples of the lubricant include graphite, fluorinated graphite, carbon black, metal sulfides such as tin sulfide and tungsten disulfide, and polytetrafluoroethylene (PTFE) and boron nitride. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

また、当該摩擦材形成用材料における摩擦調整材としては、特に制限はなく、従来摩擦材に摩擦調整材として使用されている公知のものの中から、任意のものを適宜選択することができる。この摩擦調整材の具体例としては、マグネシア、酸化鉄などの金属酸化物;ケイ酸ジルコニウム;炭化ケイ素;銅、真ちゅう、亜鉛、鉄などの金属粉末類やチタン酸塩粉末等の無機摩擦調整材、NBR、SBR、タイヤトレッドなどのゴムダストや、カシューダストなど有機ダスト等の有機摩擦調整材を挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a friction modifier in the said friction material formation material, Arbitrary things can be suitably selected from the well-known things used as a friction modifier in the conventional friction material. Specific examples of the friction modifier include metal oxides such as magnesia and iron oxide; zirconium silicate; silicon carbide; metal powders such as copper, brass, zinc and iron, and inorganic friction modifiers such as titanate powder. And organic friction modifiers such as rubber dust such as NBR, SBR, and tire tread, and organic dust such as cashew dust. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

当該摩擦材形成用材料においては、補強材や摩擦調整材などのその他フィラーとして、膨潤性粘土鉱物を含有させることができる。この膨潤性粘土鉱物としては、例えばカオリン、タルク、スメクタイト、バーミキュライト、雲母などが挙げられる。   In the friction material forming material, a swellable clay mineral can be contained as other fillers such as a reinforcing material and a friction modifier. Examples of the swellable clay mineral include kaolin, talc, smectite, vermiculite, and mica.

また、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化カルシウムなどを含有させることができる。   Further, calcium carbonate, barium sulfate, calcium hydroxide and the like can be contained.

なお、本発明の複合材料においては、前記の潤滑材、摩擦調整材およびその他フィラーの中で無機系フィラーは、当該複合材料中への分散性を良好なものとするために、有機化合物で処理されたフィラーを用いることができる。   In the composite material of the present invention, among the lubricant, friction modifier and other fillers described above, the inorganic filler is treated with an organic compound in order to improve dispersibility in the composite material. Filled fillers can be used.

有機化合物で処理されたフィラーとしては、例えば膨潤性粘土鉱物を始め、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、アルミニウム粉、銅粉、亜鉛粉、黒鉛あるいは硫化スズ、二硫化タングステンなどの、有機化合物による処理物を挙げることができる。   Examples of fillers treated with organic compounds include treatment with organic compounds such as swellable clay minerals, calcium carbonate, barium sulfate, magnesia, aluminum powder, copper powder, zinc powder, graphite, tin sulfide, and tungsten disulfide. You can list things.

膨潤性粘土鉱物は層状構造を有し、有機化合物による処理によって、層間化合物を形成すると共に、層間が拡大し、層剥離が生じやすくなり、本発明の複合材料中への分散性が向上する。   The swellable clay mineral has a layered structure, and by treatment with an organic compound, an intercalation compound is formed, the interlaminar is enlarged, delamination is likely to occur, and dispersibility in the composite material of the present invention is improved.

前記膨潤性粘土鉱物の処理に用いられる有機化合物としては、アミン類や4級アンモニウム塩などが挙げられる。ここで、アミン類としては、例えば炭素数1〜18の脂肪族アミンや芳香族アミンなどを用いることができる。脂肪族アミンの具体例としてはジエチルアミン、アミルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン、ジドデシルメチルアミンの塩酸塩や臭酸塩などが挙げられ、芳香族アミンの具体例としては、アニリン、トルイジン、キシリジン、フェニレンジアミンなどが挙げられる。これらのアミン類の中では、特にアニリンが好適である。一方、4級アンモニウム塩としては、例えばジメチルジオクタデシルアンモニウムクロリド、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムクロリドなどを好ましく挙げることができる。   Examples of the organic compound used for the treatment of the swellable clay mineral include amines and quaternary ammonium salts. Here, as amines, a C1-C18 aliphatic amine, an aromatic amine, etc. can be used, for example. Specific examples of aliphatic amines include diethylamine, amylamine, dodecylamine, stearylamine, didodecylmethylamine hydrochloride and odorate, and specific examples of aromatic amines include aniline, toluidine, xylidine, and phenylene. Examples include diamines. Of these amines, aniline is particularly preferred. On the other hand, preferred examples of the quaternary ammonium salt include dimethyldioctadecylammonium chloride and oleylbis (2-hydroxyethyl) methylammonium chloride.

前記の膨潤性粘土鉱物以外のフィラー、例えば炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、アルミニウム粉、銅粉、亜鉛粉、黒鉛あるいは硫化スズ、二硫化タングステンなどのフィラーの有機化合物による処理は、有機化合物として、炭素数10〜35程度の脂肪族または芳香族1級アミン、あるいは末端に1級アミン基を有するシランカップリング剤などを用いて行うことが好ましい。   Fillers other than the above swellable clay minerals, for example, calcium carbonate, barium sulfate, magnesia, aluminum powder, copper powder, zinc powder, graphite or tin sulfide, treatment with organic compounds such as tungsten disulfide, as organic compounds, It is preferable to use an aliphatic or aromatic primary amine having about 10 to 35 carbon atoms or a silane coupling agent having a primary amine group at the terminal.

脂肪族または芳香族1級アミンとしては、例えばn−ドデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミン、n−ノナデシルアミン、p−tert−ブチルアニリン、p−オクチルアニリン、p−ドデシルアニリンなどが挙げられ、シランカップリング剤としては、例えば3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。これらの中で、特にn−ドデシルアミンが好適である。   Examples of the aliphatic or aromatic primary amine include n-dodecylamine, n-hexadecylamine, n-octadecylamine, n-nonadecylamine, p-tert-butylaniline, p-octylaniline, p-dodecylaniline and the like. Examples of the silane coupling agent include 3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane. Of these, n-dodecylamine is particularly preferred.

前記有機化合物によるフィラーの処理方法に特に制限はなく、当該有機化合物を融液の状態で、そのまま用いて処理する方法、あるいは適当な有機溶媒に当該有機化合物を溶解し、溶液の状態で処理する方法などを用いることができる。   There is no particular limitation on the method of treating the filler with the organic compound, and the organic compound is used as it is in the form of a melt, or the organic compound is dissolved in an appropriate organic solvent, and the solution is treated in a solution. A method or the like can be used.

このようにして有機化合物により処理されたフィラーを当該複合材料中に含有させる方法に特に制限はなく、他の成分と共に溶融混練する方法を用いることができ、また分散性の観点から、バインダー樹脂の製造過程において混入することもできる。   There is no particular limitation on the method of incorporating the filler treated with the organic compound in the composite material in this way, and a method of melt kneading together with other components can be used. From the viewpoint of dispersibility, the binder resin It can also be mixed in during the manufacturing process.

[摩擦材の作製]
本発明の摩擦材を作製するには、前述した摩擦材形成用材料を金型などに充填し、常温にて5〜30MPa程度の圧力で予備成形し、次いで温度130〜190℃程度、圧力10〜100MPa程度の条件で、5〜35分間程度加熱・圧縮成形したのち、必要に応じ160〜270℃程度の温度で1〜10時間程度、熱処理を行うことで、所望の摩擦材を作製することができる。
[Production of friction material]
In order to produce the friction material of the present invention, the above-mentioned friction material forming material is filled in a mold or the like, preformed at room temperature and a pressure of about 5 to 30 MPa, and then at a temperature of about 130 to 190 ° C. and a pressure of 10 After heating and compression molding for about 5 to 35 minutes under about 100 MPa, heat treatment is performed at a temperature of about 160 to 270 ° C. for about 1 to 10 hours as necessary to produce a desired friction material. Can do.

このようにして作製された本発明の摩擦材は、必要な摩擦係数を維持すると共に、摩擦制動時における相手材の研削を抑制し、相手材の変形による振動発生や相手材の摩耗粉によるホイールの汚れなどを防止することができる。   The friction material of the present invention thus manufactured maintains a necessary coefficient of friction and suppresses grinding of the mating material during friction braking, and generates a vibration due to deformation of the mating material or a wheel caused by wear powder of the mating material. It is possible to prevent soiling.

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例1
層状粘土鉱物である合成フッ素雲母(コープケミカル社製、ME−100)10gを水性媒体である蒸留水1000g中に投入し、室温下で24時間攪拌することにより、膨潤、分散させて、合成フッ素雲母液を調製した。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Production Example 1
Synthetic fluorine mica (ME-100 manufactured by Co-op Chemical Co., Ltd.), a layered clay mineral, was added to 1000 g of distilled water, an aqueous medium, and stirred for 24 hours at room temperature to swell and disperse. A mica solution was prepared.

一方、80質量%濃度の酢酸水溶液340gに、テトラプロポキシチタン19g(0.2mol)を投入し、60℃で1時間攪拌混合したのち、25℃に冷却し、これと前記合成フッ素雲母液とを混合して、25℃にて3時間攪拌した。   On the other hand, 19 g (0.2 mol) of tetrapropoxytitanium is added to 340 g of an 80% strength by weight acetic acid aqueous solution, and after stirring and mixing at 60 ° C. for 1 hour, the mixture is cooled to 25 ° C. Mix and stir at 25 ° C. for 3 hours.

次いで、この混合液を遠心分離により固液分離して固形分を取り出したのち、蒸留水を用いて、洗液のpHが5を超えるまで、水洗と遠心分離を繰り返した。次に、得られた固形分を600℃で72時間焼成処理することにより、層間にチタニア粒子が挿入された合成フッ素雲母(以下、TiO含有フッ素雲母Aと称す。)15gを得た。 Next, this mixed solution was subjected to solid-liquid separation by centrifugation to take out a solid content, and then water washing and centrifugation were repeated using distilled water until the pH of the washing solution exceeded 5. Next, the obtained solid content was calcined at 600 ° C. for 72 hours to obtain 15 g of synthetic fluorine mica (hereinafter referred to as TiO 2 -containing fluorine mica A) in which titania particles were inserted.

このTiO含有フッ素雲母A中のチタニア粒子の平均粒径は、明細書本文に記載した方法で測定した結果、約5nmであり、TiO含有フッ素雲母A中のチタニア粒子の含有量は、35質量%であった。 The average particle diameter of the titania particles in the TiO 2 -containing fluorine mica A was about 5 nm as a result of measurement by the method described in the specification, and the content of the titania particles in the TiO 2 -containing fluorine mica A was 35 It was mass%.

製造例2
製造例1において、テトラプロポキシチタンの量を52g(0.56mol)に変更すると共に、焼成処理温度を800℃に変更した以外は、製造例1と同様にして、層間にチタニア粒子が挿入された合成雲母(以下、TiO含有フッ素雲母Bと称す。)24gを得た。
Production Example 2
In Production Example 1, titania particles were inserted between the layers in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of tetrapropoxytitanium was changed to 52 g (0.56 mol) and the firing temperature was changed to 800 ° C. 24 g of synthetic mica (hereinafter referred to as TiO 2 -containing fluorine mica B) was obtained.

このTiO含有フッ素雲母B中のチタニア粒子の平均粒径は、明細書本文に記載した方法で測定した結果、約15nmであり、また、TiO含有フッ素雲母B中のチタニア粒子の含有量は、60質量%であった。 The average particle diameter of the titania particles in the TiO 2 -containing fluorine mica B is about 15 nm as a result of measurement by the method described in the specification, and the content of the titania particles in the TiO 2 -containing fluorine mica B is 60% by mass.

実施例1、2および比較例1、2
表1に示す配合組成の摩擦材形成用材料を調製し、下記の条件で縦13mm、横35mm、厚さ10mmの板状の摩擦材テストピースを作製した。
Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2
A friction material forming material having the composition shown in Table 1 was prepared, and a plate-shaped friction material test piece having a length of 13 mm, a width of 35 mm, and a thickness of 10 mm was produced under the following conditions.

<摩擦材テストピース作製条件>
表1の組成物の合計が1kgになるように計量し、10Lアイリッヒ混合機を用いて混合した後、150℃で10分、30MPaの圧力で熱成形し、250℃で3時間加熱処理して、縦65mm、横50mm、厚さ10mmの摩擦材板を作製した。これを切断加工して摩擦材テストピースを作製した。
<Friction material test piece production conditions>
Weighed the total composition of Table 1 to 1 kg, mixed using a 10 L Eirich mixer, thermoformed at 150 ° C. for 10 minutes, 30 MPa pressure, and heat treated at 250 ° C. for 3 hours. A friction material plate having a length of 65 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 10 mm was produced. This was cut to produce a friction material test piece.

上記摩擦材テストピースについて、下記の摩耗試験を行い、相手材摩耗量(μm)、摩擦材摩耗量(mm)および平均摩擦係数を測定した。その結果を表1に示す。   The friction material test piece was subjected to the following wear test to measure the wear amount of the counterpart material (μm), the friction material wear amount (mm), and the average friction coefficient. The results are shown in Table 1.

<摩耗試験>
曙エンジニアリング(株)製、機種名「慣性型1/10スケールテスタ」の摩耗試験機を用い、
相手材:FC250
制動初速度:100km/h
制動減速度:5.88m/S
制動回数:20回
制動ブレーキ温度200℃、500℃
の条件で、相手材摩耗量(μm)、摩擦材摩耗量(mm)および平均摩擦係数を測定した。
<Abrasion test>
Using a wear tester made by Sakai Engineering Co., Ltd., model name "Inertial 1/10 scale tester"
Opponent material: FC250
First braking speed: 100km / h
Braking deceleration: 5.88 m / S 2
Number of braking: 20 times Braking brake temperature 200 ℃, 500 ℃
Under these conditions, the wear amount of the counterpart material (μm), the wear amount of the friction material (mm) and the average friction coefficient were measured.

[注]
1)フェノール樹脂:カシュー(株)製、商品名「Y−2235」
2)レジンダスト:カシュー(株)製、商品名「D−5」
3)硫酸バリウム:モース硬度 3
4) 三酸化二クロム:モース硬度 8
5)リン状黒鉛:日本黒鉛工業(株)製、商品名「CD−150」
6)金属粉:銅粉末、モース硬度 3
[note]
1) Phenol resin: Cashew Co., Ltd., trade name “Y-2235”
2) Resin dust: Cashew Co., Ltd., trade name “D-5”
3) Barium sulfate: Mohs hardness 3
4) Dichromium trioxide: Mohs hardness 8
5) Phosphorous graphite: manufactured by Nippon Graphite Industries Co., Ltd., trade name “CD-150”
6) Metal powder: Copper powder, Mohs hardness 3

表1から、モース硬度が約8の三酸化二クロムを含まず、TiO含有フッ素雲母を含む実施例1および実施例2は、相手材の摩耗量が少なく、かつ摩擦係数が安定している。 From Table 1, Example 1 and Example 2 which do not contain dichromium trioxide having a Mohs hardness of about 8 and contain TiO 2 -containing fluorine mica have a small amount of wear of the counterpart material and have a stable friction coefficient. .

これに対し、モース硬度が約8の三酸化二クロムを含み、TiO含有フッ素雲母を含まない比較例1は、相手材摩耗量および摩擦材摩耗量が多い。また、三酸化二クロムおよびTiO含有フッ素雲母を含まない比較例2は、摩擦材摩耗量が多く、かつ相手材への移着が認められると共に、摩擦係数も低い。 On the other hand, Comparative Example 1 containing dichromium trioxide having a Mohs hardness of about 8 and not containing TiO 2 -containing fluorine mica has a large amount of wear on the mating material and wear on the friction material. Further, Comparative Example 2 that does not contain dichromium trioxide and TiO 2 -containing fluorine mica has a large friction material wear amount, transfer to the counterpart material is recognized, and the friction coefficient is also low.

本発明の摩擦材は、必要な摩擦係数を維持すると共に、摩擦制動時における相手材の研削を抑制し、相手材の変形による振動発生や相手材の摩耗粉によるホイールの汚れなどを防止することができ、自動車などのブレーキパッド用として好適である。   The friction material of the present invention maintains the necessary coefficient of friction and suppresses the grinding of the mating material during friction braking, preventing the occurrence of vibration due to deformation of the mating material and the contamination of the wheel due to wear powder of the mating material. It is suitable for brake pads for automobiles and the like.

Claims (4)

モース硬度6超の硬質物質を実質上含まず、かつ層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物を0.5〜20質量%の割合で含むことを特徴とする摩擦材。   A friction material characterized in that it contains substantially no hard substance with a Mohs hardness of more than 6 and contains a layered clay mineral formed by inserting titania particles between layers in a proportion of 0.5 to 20% by mass. 層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物におけるチタニア粒子の平均粒径が、3〜200nmである請求項1に記載の摩擦材。   The friction material according to claim 1, wherein the average particle diameter of the titania particles in the layered clay mineral formed by inserting titania particles between the layers is 3 to 200 nm. 層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物におけるチタニア粒子の含有量が、10〜80質量%である請求項1または2に記載の摩擦材。   The friction material according to claim 1 or 2, wherein the content of titania particles in the layered clay mineral obtained by inserting titania particles between layers is 10 to 80% by mass. 層間にチタニア粒子を挿入してなる層状粘土鉱物が、ゾルゲル法により形成されたチタニア前駆体を層間にインターカレートした層状粘土鉱物を、500℃以上の温度で焼成してなるものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の摩擦材。   The layered clay mineral formed by inserting titania particles between layers is obtained by calcining a layered clay mineral intercalated with a titania precursor formed by a sol-gel method at a temperature of 500 ° C or higher. The friction material of any one of 1-3.
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